高温合金切削仿真技术研究

作     者：李冷 

作者单位：东北大学 

学位级别：硕士

导师姓名：孔祥伟

授予年度：2009年

学科分类：080503[工学-材料加工工程] 08[工学] 0805[工学-材料科学与工程（可授工学、理学学位）] 0802[工学-机械工程] 080201[工学-机械制造及其自动化] 

主      题：正交切削 强化冷却 高温合金 数值计算 

摘      要：金属切削是一个非线性的热力耦合过程。金属切削过程中,切削热量主要来源于切削变形区的弹塑性变形、刀具与切屑和工件间的摩擦。切削热的产生导致切削温度的升高,从而加剧了刀具的磨损。切削力是切削过程最重要的物理量之一,其变化将直接影响加工精度、表面加工质量和刀具磨损等,因而对金属切削过程中切削温度和切削力进行研究具有十分重要的意义。 本文针对中国一航沈阳黎明航空发动机集团研制的某型号航空发动机动力涡轮盘榫槽的拉削过程,基于平面应变状态的假设,建立二维切削有限元模型,将冷却模拟技术引入拉削仿真中,通过设定切屑分离准则,实现切屑分离,利用有限元方法对其进行计算分析,重点研究了切削高温合金GH4169时的切屑形成机理、切削加工时工件、切屑和刀具上的温度分布和切削力变化曲线。对前人提出的研究模型,进行比较和综合,给出了求解切削温度场和切削力的有限元模型,利用通用有限元软件—ABAQUS/Explicit进行建模分析、输入材料模型、修改摩擦接触类型、定义切屑分离准则、设定传热模型参数及冷却参数等,经过计算得出高温合金切削过程中切削温度、切削力的一般规律,形象的仿真出高温合金带状切屑和锯齿切屑的形状,揭示出切削过程中切削力和切削参数之间的一般规律性,结合文献结果与仿真结果进行对比,验证了锯齿切屑有限元仿真的可行性。